深部高应力软岩巷道围岩流变数值模拟研究

针对深部高应力软岩巷道围岩变形量大、变形速率快、持续时间长、流变性强的特点,采用Burgers流变模型,基于FLAC3D进行了巷道围岩流变数值模拟研究,得到了巷道埋深-时间蠕变曲线、侧压力系数-时间蠕变曲线、弹性模量-时间蠕变曲线及黏滞系数-时间蠕变曲线,分析了它们对巷道围岩流变的影响规律.     

基于有限体积法的巷道围岩散热无因次分析

根据巷道围岩散热的特点, 建立了非稳态围岩导热微分方程, 运用有限体积法对方程进行了处理。引入无因次准数, 对导热微分方程及运用有限体积法进行离散处理后的方程进行无因次分析。通过编写Visual Basic计算机程序对方程进行解算, 得到巷道围岩内部在不同时间点下不同节点处的温度变化曲线、不同毕渥数时不同时间点下的巷道壁面温度和不稳定换热准数曲线。通过查图得到不稳定换热准数, 进而可以计算一定长度的巷道围岩散热量。     

巷道围岩特性曲线的测定与应用

围岩特性曲线是巷道内支护反力与巷道周边径向位移的关系曲线，它对于巷道支护设计与施工具有重要意义，迄今为止，这一曲线都是根据实验室测定的岩石参数，通过对岩体力学模型的假定而推导出来的，很难与实际相符，本提出了在现场实际测定围岩特性曲线的方法，研制了专门的围岩特性曲线测定仪，并成功地在矿山巷道中测出了该巷道的围岩特性曲线，中还阐述了运用实测的围岩特性曲线所进行的支护设计、围岩参数反演和支护监控施工等工作。     

巷道支护控制蠕变机理分析及参数设计

为了解决深部矿井巷道支护的难题,建立了弹塑性变形软岩巷道力学模型,理论分析了支护机理和巷道表面位移、速率随时间变化曲线,研究了支护结构极限承载能力,然后对巷道支护进行了参数设计。研究得出:巷道围岩的表面位移和时间呈正比关系;选择一定的时间节点,对巷道进行再次支护,可以实现对巷道蠕变的有效控制;全断面注浆+锚索梁支护可以有效增加巷道支护阻力和巷道围岩松动圈的自身承载能力,保证了巷道的稳定性。     

软岩巷道地压与支护特性的图解分析

在变形地压理论计算的基础上,提出了利用围岩特性曲线和支护特性曲线来确定围岩和支架共同作用的工作状态的方法,提出了软岩巷道支护时间控制的几点认识。     

大塑性圈小煤柱巷道围岩移动及其控制

通过实测分析软岩小煤柱护巷巷道深部围岩移动规律,探讨了大塑性圈巷道围岩控制对策,确定了二次支护恢复围压的最佳时间,实践了二次锚网喷支护技术,有效地控制了巷道的大变形破坏,取得了良好的技术与经济效果。     

深部软岩巷道超长锚杆-锚杆联合支护技术

为了解决深部软岩巷道支护问题,在赵固二矿11030工作面下顺槽这一典型深部软岩巷道进行了围岩变形规律研究和超长锚杆与围岩相互作用机理的分析,得出超长锚杆-锚杆联合支护更能适应巷道围岩的持续变形。在赵固二矿的工业性试验也表明,使用超长锚杆-锚杆联合支护技术后,顶板最大下沉量比原支护方案减少了34.6%,有效地控制了巷道后期的持续变形,使巷道围岩在较短时间内就趋于稳定。     

巷道围岩位移特性曲线预测的自适应神经模糊推理方法及应用

应用自适应神经模糊推理系统的原理,建立了巷道开挖围岩位移特性曲线预测的自适应神经模糊推理方法。应用该方法,预测了水口山矿务局康家湾铅锌矿十二中段排泥巷道围岩的位移特性曲线,并据此对实际施工过程中出现的衬砌破坏、合理的支护时间和衬砌刚度进行了分析,结果表明,该方法具有良好的适用性。     

综采工作面临空巷道围岩变形破坏特性及其控制技术研究

为解决综采工作面临空回采巷道围岩变形量大的难题,基于黄陵矿业一号煤矿623进风顺槽地质条件,理论分析了综采临空巷道在使用期间受两区段工作面开采影响围岩应力分布及巷道变形破坏的原因。在此基础上,提出临空巷道围岩复合主动支护方案,并对支护参数进行了优化分析,最后将其应用于现场工业性试验中。试验结果显示,临空巷道围岩在掘进和回采期间均得到了有效地控制,巷道围岩变形不大,表明复合主动支护系统设计方案合理,能够有效地改变临空区侧巷道围岩的弹塑性,减小巷道围岩变形,保证了工作面安全高效生产。     

矩形巷道围岩散热规律数值模拟研究

针对矩形巷道围岩散热规律,建立二维巷道围岩散热模型,采用有限体积法对巷道围岩温度场进行解算,计算模型中考虑了构成巷道围岩的不同岩层的物性差异。利用计算数据拟合曲线方程方法得到巷道围岩散热速率公式,该式可适用于煤巷与岩巷,最后推导得出整段巷道围岩散热速率公式,包括掘进巷道与使用中巷道,对制定井下热害防治措施具有一定的指导意义。     

深部软岩巷道开挖变形影响因素的数值分析

根据深部软岩巷道变形力学机理,采用不连续变形分析(DDA)软件对影响巷道开挖变形的岩体力学因素,包括地应力、围岩破裂面倾角、围岩块体弹性模量、围岩块体泊松比、围岩破裂面黏结力、围岩破裂面内摩擦角、围岩破裂面抗拉强度变化引起围岩变形位移的规律进行数值模拟研究分析。结果表明地应力是影响围岩变形的最重要因素,影响围岩变形的诸多因素指标存在临界值,得出了影响围岩变形位移的围岩特性因素重要性顺序,提出深部软岩巷道围岩控制的关键在于及时加固围岩以提高其残余强度,优化支护形式,在围岩中形成关键承载结构以阻止变形区的扩展。     

DETERMINATION METHOD OF OPTIMAL SUPPORTING TIME IN HEADING FACE

This paper has put forward a concept of optimal supporting time through analysing the influence of the supporting time in the heading face on the supporting result of surrounding rock. The method of the optimal supporting time determined by graphical method is discussed, and the calculating formula for determining the optimal supporting time through the analysis method is derived.     

思山岭铁矿 1 500 m 副井基岩段井筒围岩稳定性分析与控制研究

针对传统浅埋竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法应用于深竖井建设存在的局限性,以思山岭铁矿1 500 m副井工程为依托,进行了深竖井井筒围岩稳定性分析与控制方法研究。通过无支护自稳跨度、自稳时间等指标对该矿副井基岩段的井筒围岩稳定性进行了分析,其最小无支护自稳跨度为22 m,对应的自稳时间为125 d,可保证副井基岩段掘进进尺4 m、掘进循环周期为1~2 d的井筒围岩稳定性,然而考虑副井基岩段井筒围岩掘进至役期的长期稳定,副井开挖后仍需对井筒围岩进行支护。同时,基于新奥法（NATM）与挪威隧道施工方法（NTM）,提出了强调充分发挥井筒围岩自稳能力的深竖井井筒围岩稳定性控制理论,建立了锚网喷初次支护与混凝土衬砌永久支护相结合的深竖井井筒围岩稳定性控制方法,并据此结合该矿副井基岩段井筒围岩支护设计,分析了深竖井井筒围岩支护设计的基本流程,提出了副井基岩段井筒围岩支护设计方案。通过Phase 2数值模拟评估了该矿副井基岩段井筒围岩支护设计的安全性,验证了所提出的深竖井井筒围岩稳定性控制理论、方法以及支护设计方法应用于深竖井建设的可行性。     

巷道围岩破坏分析及控制对策

在介绍巷道地压和影响地压因素基础上,分析了巷道围岩破坏的形式及巷道围岩破坏的原因,提出了巷道围岩地压控制的对策。     

Mechanical analysis on deformation of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face

Based on the movement regularity of surrounding rock with road-in packing of gob-side entry retaining in fully-mechanized sub-level caving face (RPGERFCF), the mechanical model of its surrounding rock was established and the calculating formulas of the deformation of the roof, coal wall and filling body were attained. By the mechanical analysis to the deformation of the surrounding rock of RPGERFCF, the major factors influencing the deformation of the surrounding rock were found out and the technologic approaches reduced the deformation and enhanced the stability of the surrounding rock were put forward. Consequently, the scientific bases were provided for the stability control of the surrounding rock of RPGERFCF. Supported by the National Science Foundation of China (50674046); National Science Important Foundation (50634050); Hunan Science Foundation (06JJ50092)     

高应力厚硬顶板巷道支护优化与应用

为解决耿村矿高应力厚顶板回采巷道变形严重与维护难的问题,采用现场调查的方法研究了巷道围岩变形特征,采用理论分析的方法分析了巷道围岩变形的原因,提出了符合该矿高应力厚顶板巷道的“高预应力锚网喷+注浆+U型钢支架”的支护方案。高预应力锚网喷维护浅部围岩稳定并调动深部围岩承载能力,注浆封闭巷道围岩裂隙并增强巷道围岩整体稳定性,U型钢支架提高支护的承载能力。实践表明,优化方案对高应力厚顶板巷道围岩控制效果良好,保证了巷道的正常使用。     

大断面硐室围岩变形机理及合理支护技术研究

针对陈四楼煤矿复杂条件下大断面硐室围岩变形难以有效控制情况,采用现场调查、理论分析、数值模拟等方法进行了研究,推导出围岩变形的计算公式,分析了硐室围岩变形的影响因素,以及采用正交试验法并结合数值模拟软件FLAC得出最佳支护参数,提出了大断面硐室围岩控制技术。现场实践表明,硐室围岩变形量在控制范围之内,硐室支护稳定。     

深井高应力软岩泵房锚注支护及数值模拟研究

基于赵楼煤矿泵房的岩石矿物分析、地应力测试、岩石力学试验、破坏机理分析,采取抗让结合的"抗—卸—固"支护方案,提出以锚杆注浆加固为核心的联合支护体系,来解决深部高应力软岩大型硐室的支护技术难题。通过FLAC3D数值模拟,同未注浆硐室相比,注浆后围岩塑性区基本消失,锚杆(索)受力减小,围岩应力分布均匀,竖向位移和水平位移都有大幅度降低,整体强度增大,有效地控制住了围岩的变形,保持了泵房硐室围岩的长期稳定。     

富水软岩巷道稳定性控制技术研究

富水条件下软岩巷道容易出现大变形及围岩强度大幅度降低等情况,对矿井的生产安全造成极大威胁。为探索富水软岩巷道稳定性控制技术,结合新上海一号煤矿113082工作面运输巷工程实例,采用理论分析方法研究了地下水对巷道围岩及支护结构的影响,提出围岩稳定性控制对策,并对控制方案进行数值模拟验证。针对富水软岩巷道,首先采取导、疏结合的控水措施,减小对原有围岩强度的影响,降低对支护结构的损害;其次采用全断面、多手段联合加固的支护措施,控制围岩变形。工程实际及数值模拟结果表明,对于富水软岩巷道采取以上技术措施,能够有效保证巷道的稳定性。     

深井返修巷道动态支护技术研究

为了更好地解决深井高应力、破碎围岩巷道反复返修问题,基于巷道工程环境和变形破坏特征,提出了高强锚网喷支护配合锚索补强,适时采用注浆锚杆浅部注浆和注浆锚索深部注浆加固的动态支护方案,并给出了详细的技术参数。工业性试验表明,该支护方式能够限制巷道围岩的持续变形,提高围岩的整体性和承载能力,保证巷道围岩和支护结构长时间内的稳定。